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高频红外碳硫仪的检测原理
高频红外碳硫仪的检测原理可以概括为：通过高频感应炉将样品在氧气流中瞬间高温熔化，
使其中的碳和硫分别转化为二氧化碳和二氧化硫气体，然后利用红外线吸收技术，
分别测量这两种气体的浓度，从而精确计算出样品中碳和硫的含量。
下面我们分步详细解析这个原理：
核心原理：两大步骤（燃烧 + 检测）
第一步：高温燃烧——将待测元素转化为可测气体
1. 样品准备与添加：
· 将精确称重的固体样品（通常是金属、矿石、陶瓷等）放入陶瓷坩埚中，
并加入适量的助熔剂（如钨粒、锡粒等）。助熔剂有助于降低熔点、
提高燃烧效率和流动性，并确保硫完全转化。
· 将装有样品的坩埚放入高频感应炉的燃烧室中。2. 高频感应加热：
· 关闭燃烧室，通入纯净的氧气。
· 启动高频发生器，它会产生一个高频交变电磁场。在这个磁场中，
导体样品（特别是金属）和助熔剂内部会产生强大的涡流，
从而在极短时间内（几秒钟）达到1400-1700℃甚至更高的温度。
3. 氧化反应：· 在高温和富氧环境下，样品迅速熔化并燃烧。
· 碳（C） 被氧化成 二氧化碳（CO₂）： C + O₂ → CO₂
· 硫（S） 被氧化成 二氧化硫（SO₂）： S + O₂ → SO₂
第二步：红外检测——定量分析气体浓度
燃烧产生混合气体（包括CO₂、SO₂、H₂O以及其他杂质气体）由氧气流作为载气，
经过除尘、除水等净化系统后，被送入红外检测池。
红外检测的核心是“非色散红外”（NDIR）技术，其理论基础是朗伯-比尔定律。
1. 红外吸收特性：
· 不同种类的气体分子对特定波长的红外光有选择性的吸收。就像每个人都有独特的指纹一样，
每种气体都有其特定的“红外吸收指纹”。
· CO₂ 在 4.26μm 波长处有强烈的吸收峰。· SO₂ 在 7.35μm 波长处有强烈的吸收峰。
2. 检测池工作流程：
· 红外光源发射出连续波长的红外光。
· 光线穿过一个充满待测气体（如CO₂或SO₂）的检测池。
· 检测池的另一端是红外探测器。在探测器前，安装有只允许特定波长
（例如对应CO₂的4.26μm或对应SO₂的7.35μm）红外光通过的窄带滤光片。
· 参比侧：一部分红外光穿过一个充满不吸收红外光的惰性气体（如N₂）的参比池，
其光强作为初始参考值（I₀）。
· 测量侧：另一部分红外光穿过流有样品气体的测量池。当含有CO₂和SO₂的气体流过时，
它们会分别吸收掉对应波长的红外光能量。
3. 信号转换与计算：· 探测器测量到的穿过测量池后的红外光强度（I）会减弱。
· 根据 朗伯-比尔定律，气体对红外光的吸收度（A）与
其浓度（c）成正比：A = log(I₀/I) = k * c （k为吸收系数）
· 探测器将光强的变化转化为电信号的变化。吸收越强，电信号变化越大，
代表气体浓度越高。
· 仪器内部预先通过测量已知浓度的标准物质建立了“信号-浓度”的校准曲线。· 最后，计算机根据检测到的电信号大小，结合校准曲线和样品重量，
自动计算出样品中碳和硫的百分含量。
总结流程框图：
样品 → 高频燃烧 (O₂, 高温) → CO₂ + SO₂ → 除尘/除水 → 红外检测池 → CO₂吸收4.26μm光 / SO₂吸收7.35μm光 →
探测器产生电信号 → 计算机处理信号并计算结果。
技术优势：
· 高效快速：高频加热速度快，分析一个样品通常只需30-60秒。
· 灵敏度高：可检测低至ppm（百万分之一）级别的碳和硫。
· 精度高、准确性好：红外检测方法稳定可靠，结果重复性好。
· 自动化程度高：现代仪器可实现全自动进样和分析。
